陳立生 ，楊 戈 ，王 朋

（1.上海城建市政工程（集團）有限公司，上海 200065；2.同濟大學土木工程學院，上海 200092；3.同濟大學道路與交通教育部重點實驗室，上海 201804）

0 前言

在細砂路基填筑施工過程中，由于細砂填料較傳統(tǒng)路基填料存在級配單一、滲透性好、易松散等特點，采用傳統(tǒng)振動碾壓或靜壓的方法往往不能夠取得較好的壓實效果，從而影響路基整體的穩(wěn)定與安全。為解決這一技術難題，一方面需要對細砂路基的結(jié)構(gòu)形式進行特殊設計（一般采用砂芯+包邊土的形式），為細砂填料提供壓實側(cè)限；另一方面，需要對填筑施工的具體施工參數(shù)進行調(diào)整。

按照傳統(tǒng)的路基填筑施工方法，首先需要對路基填料的施工含水率這一施工參數(shù)進行確定，即確定路基填料的最佳含水率和最大干密度，并以最佳含水率作為施工含水率。室內(nèi)擊實試驗結(jié)果表明，傳統(tǒng)路基填料的擊實曲線一般只存在一個峰值，也就是說一般只有唯一的一組最佳含水率和最大干密度；而細砂填料往往呈現(xiàn)“雙峰”或“多峰”特性，最佳含水率與最大干密度取值不唯一。因此，細砂路基壓實現(xiàn)場施工中含水率的確定就有多種選擇。例如，在缺水的沙漠地區(qū)修筑風積砂公路，在選擇較低、甚至接近零的含水率的情況下進行施工，填砂路基仍然能夠獲得較好的壓實；但在水源較為充足的路段，采用高含水率施工也可獲得良好的工程應用效果。

本文依托崇啟高速公路實體工程，以長江口細砂作為研究對象，以室內(nèi)試驗結(jié)果為依據(jù)，充分考慮細砂“多峰”特性，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對其填筑施工過程中施工含水率確定的方法進行了研究。該方法的確定，解決了長江口細砂填筑施工的技術問題，同時也可為同類型工程積累實踐經(jīng)驗。

1 長江口細砂填料擊實試驗

為掌握長江口細砂路基的擊實特性，在施工現(xiàn)場選取代表性砂樣進行進行室內(nèi)擊實試驗。由于細砂材料顆粒松散，試件成型較為困難，且在擊實過程中還存在試件破壞的問題。因此，對同一組砂樣分別進行了輕型擊實試驗和重型擊實試驗，以保證試驗結(jié)果的準確性。圖1和圖2分別為輕型擊實條件下和重型擊實條件砂樣干密度與含水率的典型關系曲線。

圖1 輕型擊實曲線圖

圖2 重型擊實曲線圖

由圖1和圖2可見，長江口細砂的擊實曲線呈現(xiàn)明顯的“多峰”特征。輕型擊實條件下，長江口細砂含水率w接近0（完全干燥狀態(tài)）與10%時，都存在著一個干密度的峰值，分別為1.55 g/cm3和1.53 g/cm3，試驗含水率變化范圍內(nèi)干密度的變化幅度為0.05 g/cm3；重型擊實條件下，試驗含水率變化范圍內(nèi)長江口細砂擊實曲線存在3個峰值，分別為含水率w在1.8%、8%和13.5%時對應的1.59 g/cm3、1.61 g/cm3和 1.62 g/cm3干密度峰值。

長江口細砂的多峰特征，不僅與傳統(tǒng)路基填料（黏性土等）的單峰擊實特性明顯不同，與諸多文獻報道的風積砂和中粗河砂的雙峰擊實特性也略有差異[4]。多峰特性有利于選擇多種施工壓實條件，即砂可以在多種含水率條件下被良好壓實。

2 施工含水率的確定

根據(jù)理論研究結(jié)果，現(xiàn)場施工含水率應參照最大干密度對應的最佳含水率進行確定，一般取擊實曲線最佳含水率左右兩側(cè)平緩段的含水率點，以保證在施工含水率變化范圍內(nèi)的干密度變化幅度較小，從而保證路基填筑后壓實度滿足規(guī)范和設計要求。具體施工含水率的確定還應結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況、壓實度要求，以及碾壓遍數(shù)等進行確定。

按照上述基本原則，長江口細砂路基填筑的施工含水率確定，主要考慮試驗最佳含水率、現(xiàn)場填料天然含水率、現(xiàn)場補水與排水條件、路基壓實要求四方面的因素，最后依據(jù)現(xiàn)場試驗段測試結(jié)果最終確定。

2.1 試驗最佳含水率

對于長江口細砂施工含水率的確定，首先也應以細砂的最佳含水率為依據(jù)。輕型擊實試驗中，最大干密度1.55 g/cm3對應的最佳含水率為0；重型輕型擊實試驗中最大干密度1.62 g/cm3對應的最佳含水率為13.5%。如按輕型擊實試驗結(jié)果取施工含水率為0，不僅現(xiàn)場操作困難，且按照擊實曲線含水率w從0到2%的變化范圍內(nèi)，干密度的變化幅度超過30%，容易造成施工風險。因此，施工中不采用接近干燥狀態(tài)的細砂進行填筑施工。而按照重型擊實結(jié)果取13.5%作為施工含水率的參考取值則可以進行嘗試。

然而，室內(nèi)擊實試驗結(jié)果也表明，輕型擊實標準下，含水率w＝8%～12%，細砂干密度值基本保持不變；重型擊實標準下，含水率w>8%之后干密度變化很小，大概在1.85%范圍內(nèi)。說明此類砂對含水率變化的敏感性不大，施工時可壓實含水率范圍大，受外界環(huán)境條件影響小，便于縮短工期，降低成本。因此，在進行最佳含水率的參考取值時，滿足含水率大于8%的條件，可以考慮擊實曲線各峰值對應的含水率。

2.2 現(xiàn)場填料天然含水率

施工中需要同步考慮現(xiàn)場的天然含水率情況。選擇接近天然含水率的施工含水率，有利于提高工效、節(jié)約資金，并保證施工質(zhì)量。例如在沙漠地區(qū)修筑風積砂公路，由于補水困難，就考慮采用更為接近天然含水率的較低含水率作為施工含水率，以降低施工難度。

為了解長江口細砂料源天然含水率情況，從現(xiàn)場選取代表性砂樣，進行天然含水率測試，結(jié)果如表1所列。從測試結(jié)果可以看出，堆積在砂場長江口細砂的天然含水率均基本在8%～10%左右。此外，細砂填料從料場運出后要經(jīng)過裝卸運輸、攤鋪和碾壓等工序，細砂的含水率也會在此過程中發(fā)生變化。一般來說，含水率會稍微下降。在確定施工含水率時，需考慮這一方面的影響。

表1 填料試樣的天然含水率一覽表（單位：%）

2.3 施工便易性

施工中還需要考慮現(xiàn)場補水和排水的施工便易性。從圖2的重型擊實曲線看來，長江口細砂存在多個干密度峰值，雖然含水率高時的干密度峰值比含水率低處的干密度峰值大，但由于細砂強烈的透水性，使得按照高含水率控制施工顯得極為不便，施工中可能需要大量補水甚至灌水。同時考慮到在選用含水率較低的峰值作為施工含水率的控制指標時，相應的壓實度指標同樣可以滿足規(guī)范的要求而達到良好的壓實效果。所以，從施工便易性的角度出發(fā)，選用含水率相對較低的峰值作為施工含水率的控制指標。

2.4 壓實度要求與施工機械組合

現(xiàn)場路基壓實根據(jù)設計要求，按照分層壓實標準，分為3個區(qū)域，分別93、94和96區(qū)（壓實度要求分別達到93%、94%和96%）。各區(qū)域機械組合如表2所列。

表2 施工機械組合一覽表

考慮到各區(qū)域壓實機械的組合及參數(shù)主要是碾壓遍數(shù)方面的差異，因此在確定施工含水率的過程中，重點考慮前述三方面的影響。

2.5 現(xiàn)場試驗段測試

為驗證施工現(xiàn)場細砂填料在不同含水率下的壓實效果，選取不同含水率的測點，采用環(huán)刀法，進行路基壓實度的現(xiàn)場檢測。

試驗區(qū)域分成兩塊，在相同的攤鋪和碾壓工藝下壓實。施工機械組合取表2中93區(qū)域的組合，試驗施工含水率按照擊實曲線取8%～16%。其中一塊區(qū)域額外灑水養(yǎng)護，使細砂路基一直保持較為潮濕的狀態(tài)；另一塊則不做額外加水處理。檢測細砂路基的干密度未額外加水的土樣在1.35～1.48 g/cm3范圍內(nèi)變化，額外加水土樣在1.42～1.52 g/cm3范圍內(nèi)變化。所測定的現(xiàn)場土樣干密度數(shù)值有一定浮動，室內(nèi)標準擊實試驗獲取最大干密度為1.55 g/cm3。將現(xiàn)場檢測并計算得到的干密度轉(zhuǎn)化為壓實度，繪制成含水率與干密度關系曲線，如圖3所示。

圖3 細砂填料壓實度與含水率的關系曲線圖

由圖3中數(shù)據(jù)可以看出，在相同的壓實條件下，細砂填料的壓實度會因含水率的不同而不同。得到以下幾點結(jié)論：

含水率較低，為8%～10%時，壓實度比較低，但可以滿足90%壓實度的要求；

含水率在10%～16%范圍內(nèi)變化時，壓實度較高，基本在95%以上，且為波動狀態(tài)；

含水率大于16%時，由于含水率過高，并不利于長江口細砂的壓實，壓實度有所降低。

此外，根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果，在一定范圍內(nèi)采取額外灑水處理，提高含水率有利于長江口細砂的壓實，但影響效果并不十分顯著。

綜合以上幾點考慮，現(xiàn)場施工含水率以控制在8%～12%為宜，既能達到較優(yōu)的壓實效果，又無需增加現(xiàn)場作業(yè)難度。具體到各個壓實區(qū)域，現(xiàn)場施工含水率如表3所列。

表3 不同壓實區(qū)域施工含水率一覽表

3 現(xiàn)場施工效果

按照本文所確定的施工含水率，崇啟高速公路進行了大面積的長江口細砂路基填筑施工。根據(jù)現(xiàn)場測試結(jié)果，路基壓實度要求均滿足規(guī)范與設計的要求。工程實踐表明，按照本文方法確定的長江口細砂施工含水率工程應用取得了良好的效果。

4 結(jié)語

本文就長江口細砂路基現(xiàn)場施工含水率的確定進行了探討，主要有以下結(jié)論：

（1）長江口細砂的擊實曲線存在多峰特征，表明長江口細砂可以在多種含水率條件下被良好壓實，修筑路基現(xiàn)場施工中含水率的確定有多種選擇。

（2）長江口細砂施工含水率應根據(jù)擊實試驗結(jié)果，考慮現(xiàn)場天然含水率、施工便易性、以及壓實要求等因素，最后通過試驗段測試結(jié)果確定。

（3）按照本文方法確定的長江口細砂含水率在實踐工程應用中取得了良好的效果。

[1]JTG E40-2007，公路土工試驗規(guī)程[S].

[2]JTG F10-2006，公路路基施工技術規(guī)范[S].

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